1、淮海工学院课程设计报告书课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 汽车尾灯控制器的设计 系 （院）： 电子工程学院测控系 学 期： 2011-2012-2 专业班级： 测控 101 姓 名： 王 鹏 学 号： 031005121 评语：成绩：签名：日期：汽车尾灯控制器的设计1、设计目的1、巩固加深对数字电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。2、通过查找资料、选方案、设计电路、仿真或调试、写报告等环节的训练，培 养学生独立分析问题、解决问题的能力。 3、了解电子线路设计的工程、工艺技术规范，学会书记设计的说明书。4、了解与掌握常用电子仪器的使用方法，及简单的制版、焊接、组装、调试工
2、艺过程。5、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。2、本题目的具体设计要求2.1 电子课程设计的目的本课题通过 TTL 系列时序逻辑芯片设计模拟汽车尾灯的控制电路，用来反映汽车运行时的主要状态，汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯，当汽车进入不同行驶状态（主要包括左转、右转、刹车、正常行驶、倒车和夜间行驶六个状态）时，尾部指示灯通过司机操作按照指定要求闪烁。汽车尾灯对于行车安全有着至关重要的作用，通过尾灯的闪烁可以使车辆注意到本车行车的变化情况，同时也可以通过观察车辆尾灯来判断安全行车方式。设计主要由脉冲产生电路、模式控制电路、三进制计数器电路、译码器电路和驱动电路以及尾灯电路五部分组成。电路
3、设计成中小规模的电路，通过各淮海工学院课程设计专用纸个模块的设计可以使得电路结构清晰、简单，同时模块化设计方法也使得设计时出错的概率变小，检查电路变得方便。本设计采用实验室常用器件设计各个模块电路，实现成本比较低廉，页比较容易在实验室实现电路的功能。2.2 设计课题：汽车尾灯控制器的设计设计要求：（1）根据任务书提供的设计要求，确定合适的方案，进行功能描述，画出系统框图（2）单元电路设计。A：尾灯状态显示电路设计。B：译码与显示驱动电路设计。C：三进制计数器设计。D：模式控制电路设计。E：控制器总体电路设计（3）调试要点A：在面包板上根据设计的系统正确连线。B：输入 CP 脉冲（用示波器检测频
4、率情况）C：搬动开关，观察显示情况2.3 工作原理描述2.3.1 汽车尾灯的运行状态图：控制变量分别用“0” 、 “1”表示输入“高” 、 “低”电平，LD1、LD2、LD3和 RD1、RD2 、RD3 分别表示汽车左右两侧的 3 个发光二极管。汽车在各种行车情况下的尾灯运行状态图如表 2.3.1 所示。表 2.3.1 汽车尾灯的运行状态图控制变量S0 S1 S2汽车运行状态左侧的 3个指示灯LD1 LD2 LD3右侧的 3个指示灯RD1 RD2 RD30 0 0 正向行驶 熄灭状态 熄灭状态0 0 1 左转弯行驶 按 L1 L2 L3顺序循环点亮 熄灭状态0 1 0 右转弯行驶 熄灭状态 按
5、 R1 R2 R3顺序循环点亮0 1 1 刹车 左右两侧的指示灯在同时点亮1 0 0 倒车 L1 L2 L3、 R1 R2 R3 随 CP脉冲闪烁1 0 1 夜间行车 R3、L3 一直点亮淮海工学院课程设计专用纸2.3.2 状态编码设灯亮表示为“1” ，灯灭表示为“0” 。因有六个状态，故需三个控制变量，左右转弯时两侧的指示灯（每侧 3 个）依次点亮，故需要设计三进制计数器。设三进制计数器的状态用 和 表示，可得出描述指示灯1 0LD1、LD2、LD3;RD3、RD2、RD1 与开关控制器变量 及计数器的状态0、 1、 2之间关系的功能表如表 2.3.2 所示。1、 0表 2.3.2 关控制器
6、变量与计数器的状态的关系控制变量 计数器状态 汽车尾灯0 1 2 1 0LD1 LD2 LD3 RD1 RD2 RD30 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 00 11 00 00 0 10 1 11 1 10 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 1 00 00 11 00 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 10 1 11 1 10 0 00 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 CP CP CP CP CP CP1 0 1 0 0 1 0 0 1根据以上分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，整个控制电路由 CP 脉冲产生电路、模式控制电路、
7、三进制计数器、译码电路和显示驱动电路、尾灯电路构成。电路结构框图如图 2.3.3 所示。CP 脉冲产生电路模式控制电路显示驱动电路三进制计数器译码电路尾灯电路图 2.3.3 汽车尾灯控制器结构框图淮海工学院课程设计专用纸3、电路设计3.1 尾灯状态显示电路方案一：尾灯状态显示电路可由 6 个发光二极管组成。6 个发光二极管采用共阳极连接方式，阳极接+5V 的电压，二极管工作电压在 1.5V 左右，工作电流在 20mA左右，直接接在+5v 的电压上会使二极管过亮而导致损坏，需要接 100-300的限流电阻。当发光二极管的阴极为低电压时，在阳极+5V 电压的驱动下发光二极管发光，当发光二极管阴极为
8、高电压时，+5V 电压不能驱动发光二极管，此时发光二极管处于截止状态，不能正常发光工作。如图 3.1 所示。图 3.1 共阳极尾灯显示电路方案二：尾灯状态显示电路可由 6 个发光二极管组成。6 个发光二极管采用共阴极连接方式，阴极接地，二极管工作电压在 1.5V 左右，工作电流在 20mA 左右，如果阳极接入电压过大,会使二极管过亮而导致损坏，需要接 100-300 的限流电阻。当发光二极管的阳极为高电压时，在阳极电压的驱动下发光二极管发光，RD12L89075+淮海工学院课程设计专用纸当发光二极管阳极为低电压时，阳极的电压不能驱动发光二极管， 此时发光二极管处于截止状态，不能正常发光工作。
9、如图 3.2 所示。图 3.2 共阴极尾灯显示电路3.2 译码与显示驱动电路译码与显示驱动电路的功能是在模式控制电路输出和三进制计数器是作用下，提供 6 个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。为此，译码与显示驱动电路可由 3-8 线译码器 74LS138、6 个与非门和 6 个反相器构成。如图 3.2.1 所示，译码器 74LS138 的输入端A2、A1、A0 分别接 S1、Q1、Q0。 当图中 G=F=1、S1=0 时，对于计数器状态Q1Q0 为 00、01、10，译码器输出 Y0Y1Y2依次为 0，使得与指示灯RD1、RD2、RD3 对应的反相器输出依次为
10、低电平，从而使指示灯 RD1 RD2 RD3 依次点亮，示意汽车右转弯；当图中 G=F=1、S1=1 时，对应计数状态Q1、Q0 为 00、01、10，译码器输出 Y4Y5Y6依次为 0，使与指示灯器LD3、LD2、LD1 对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯 LD3 LD2 LD1 依次点亮，示意汽车左转弯；当图中 G=0，F=1 时，译码器输出均为 1，使所有指示灯对应的反相器输出均为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=CP 时，所有指示灯随 CP 的频率闪烁。实现了 4 种不同模式下的尾灯状态显示。译码与显示驱动电路功能表见表 3.2.1译码器输出计数器状态Q1 Q0G F
11、S1Y0Y1 Y2 Y4 Y5 Y6汽车尾灯状态RD23L8975N淮海工学院课程设计专用纸0 00 11 0G=F=1 0 011101110111111111LD1、LD2、LD3熄灭；RD1、RD2、RD3依次点亮。此时汽车右转0 00 11 0G=F=1 1 111111111011101110RD1、RD2、RD3、熄灭；LD1、LD2、LD3依次点亮。此时汽车左转计数器不工作G=0 F=1 X 1 1 1 1 1 1 所有尾灯熄灭；此时汽车正常行驶计数器不工作G=0F=CPX 1 1 1 1 1 1 所有尾灯随 CP频率闪烁；此时汽车刹车表 3.2.1 译码与显示驱动电路功能表3.
12、3 三进制计数器的设计JK 触发器都带有预置数和清零端，属于下降沿触发的边沿触发器，器特性方程为 Q*=JQ+KQ,Q 为现态，Q*为次态。JK 触发器的功能表如下：J KQ* 功能0 0 Q 保持0 1 0 置 01 0 1 置 11 1 Q 计数（翻转）表 3-3-1 JK触发器的功能表三进制计数器逻辑电路1.三进制计数器的逻辑电路如图淮海工学院课程设计专用纸图 3-3-2 三进制计数器逻辑电路图2.三进制计数器状态转换表 现 态 Q1 Q2 次态 Q1* Q2* 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 表 3-3-2 三进制计数器状态转换表3.4 模式控制电路设译码与显示
13、驱动电路的使能控制信号为 G 和 F，G 与译码器 74LS138 的使能输入端 G1 相连接，F 与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。由总体逻辑功能可知，G 和 F 与开关控制变量 S1、S0，以及时钟脉冲 CP 之间的关系见表 3.4.1。模式控制 时钟脉冲 使能控制信号 电路工作状态淮海工学院课程设计专用纸S1 S0 CP G F0 0 X 0 1 汽车正向行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭。）0 1 X 1 1汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯
14、RD1、RD2、RD3 在译码器输出作用下依次循环点亮。）1 0 X 1 1汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯LD1、LD2、LD3 在译码器输出作用下依次循环点亮。）1 1 CP 0 CP汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲 CP通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲 CP作用下同时闪烁。）表 3.4.1 使能可知信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系淮海工学院课程设计专用纸根据 3.4.1 表所示关系，可求出使能控制信号 G 和 F 的逻辑表达式为G=S1S0+S1S0
15、F=（S1S0CP）根据 G 和 F 的逻辑表达式，可画出模式控制电路，如图 3.4.2 所示。4、参数计算与器件选择4.1 参数计算4.1.1 电 容 ：本次课设计中涉及到的电容值为 555 定时器中所用，为直接给定值， 作用1为提高 555 定时器中两个比较器的稳定性，取值 =0.01F， =10uF。 2 24.1.2 电 阻 ：（1）脉冲产生电路部分的电阻：由于 f 为 1Hz 左右适合观察即可，根据公式： f=1/ (R1+2R2)ln2，所以选取 = 0k， =0.01F。1 12=5 1（2）发光二极管上拉电阻：因为阳极接+5V 的电压，二极管工作电压在1.5V 左右，工作电流在 20mA 左右，则：R= =17.51.50.0251.51.5所以电阻取值为 20 左右。（3）模式控制电路电阻无特殊要求，选为 10k 即可。4.2 器件选择主要元器件1、74LS138 1 片；2、波段开关 3 个；3、74LS10 74LS00 10 片；
